Als u bekend bent met de configuratie van een thuisnetwerk, kent u de basisprincipes van een router. De router definieert het netwerk en fungeert als gateway naar andere netwerken. In een thuisnetwerk zijn die andere netwerken over het algemeen internet. Dat hoeft echter niet het geval te zijn. In netwerken van ondernemingsklasse vindt u vaak een reeks netwerken die met elkaar zijn verbonden door verschillende routers en verschillende poorten op die routers.
Je zult vaak merken dat routers niet zoveel ethernetpoorten hebben. Veel thuisrouters bieden maximaal twee, drie of vier poorten, terwijl sommige er slechts één bieden. Enterprise-grade routers bieden altijd meer dan vier poorten, maar bieden over het algemeen niet tientallen poorten. Dit betekent dat je mogelijk niet genoeg poorten op je router hebt om alle apparaten aan te sluiten die moeten worden aangesloten.
Om dit te omzeilen, kunnen twee netwerkapparaten helpen. De eerste is een netwerkhub. Dit biedt een groter aantal poorten, maar stuurt inkomend verkeer door naar alle andere uitgaande poorten. Alle apparaten delen bandbreedte, wat problemen kan veroorzaken, vooral in grote netwerken. De andere optie is de netwerkswitch. De switch biedt ook veel poorten.
Maar in tegenstelling tot de hub stuurt hij alleen netwerkverkeer door naar het apparaat waar hij naartoe moet. Dit betekent dat de bandbreedte naar elke host onafhankelijk is van elke andere host. Netwerkswitches zijn aanzienlijk populairder dan hubs vanwege hun betere bandbreedtemogelijkheden.
De basis van een schakelaar
Een netwerkswitch biedt doorgaans een groot aantal ethernetpoorten. Switches voor kleine bedrijven/Home Office bieden vier, acht of twaalf poorten en overschrijden dat meestal niet. Het zijn kleine apparaten die zijn ontworpen om op of onder een bureau te zitten, niet zoals een router. Enterprise-class routers zijn net als Enterprise-routers in een rack gemonteerd. Deze halen over het algemeen maximaal 48 standaardpoorten per 1U-switch. Deze hebben echter meestal ook een klein aantal andere poorten, waaronder ethernetpoorten. Ze zijn meestal ontworpen voor verbindingen met een hogere bandbreedte met routers.
Switches bieden over het algemeen ethernetpoorten, hoewel sommige enterprise-class apparaten mogelijk andere connectiviteitsopties bieden. De meeste switches bieden slechts één connectiviteitsoptie. Sommige zijn echter modulair en kunnen meer dan één bieden, meestal ethernet en glasvezel. Er zijn echter ook andere aansluitmogelijkheden beschikbaar.
De kernfunctie
Het belangrijkste kenmerk van een switch is dat deze werkt op laag 2 van het OSI-model, de Data Link-laag. Dit betekent dat het gegevens via MAC-adressen stuurt in plaats van via IP-adressen. Switches luisteren naar het ARP-verkeer op het netwerk en bouwen een interne tabel op van welke MAC-adressen op welke fysieke poort beschikbaar zijn. Dit betekent dat wanneer verkeer bestemd is voor een specifiek MAC-adres, de switch precies weet via welke fysieke poort het verkeer naar de juiste host moet worden geleid.
Sommige switches, vooral die met meerdere connectiviteitsmedia, werken op zowel niveau 2 als niveau 3 van het OSI-model. Switches die niet puur op laag 2 zijn gebaseerd, worden meerlaagse switches genoemd.
Basic-switches hebben geen configureerbare opties en worden onbeheerd genoemd. Veel thuiskantoor-switches bieden een webbeheerinterface met basisfunctionaliteit. Switches van ondernemingsklasse worden beheerd en bieden voornamelijk CLI-gebaseerde configuratie. Vaak via een consolepoort, hoewel netwerkconfiguratie mogelijk is.
Broadcast Storms
Over het algemeen is een netwerk van connectiviteit tussen apparaten wenselijk bij computernetwerken. Een mesh-topologie biedt redundantie in het geval van een koppeling of apparaatstoring. Er is echter een probleem om dat te doen met schakelaars. Omdat switches zich binnen een broadcastdomein bevinden, verzenden ze elk broadcastpakket dat ze ontvangen op alle andere poorten. Als er een mesh aanwezig is, is er een lus in het systeem die ervoor zorgt dat uitzendpakketten een onbepaalde lus binnengaan.
Deze broadcastloop neemt in relatief korte tijd de bufferruimte in beslag. Overweldigend het vermogen van de switch om gegevens te verzenden en een uitzendstorm te veroorzaken. Deze hebben de neiging om het netwerk onbruikbaar te maken. Het grote volume aan netwerkverkeer kan ook leiden tot een aanzienlijke piek in het CPU-gebruik van op het netwerk aangesloten apparaten, waardoor ze mogelijk onbruikbaar worden. Als een netwerk in een broadcaststorm terecht kan komen, is de enige manier om dit op te lossen het doorbreken van de lus, meestal door een beledigende ethernetkabel los te koppelen.
De software bestaat om het risico van een broadcaststorm te neutraliseren. Rapid Spanning Tree Protocol, RSTP, de achterwaarts compatibele opvolger van Spanning Tree Protocol. Hiermee kan een netwerk voorkeursroutes bepalen en niet-voorkeursroutes tijdelijk uitschakelen. Wanneer er een wijziging in het netwerk wordt aangebracht, zoals een apparaat. Als of link mislukt, wordt de berekening automatisch opnieuw uitgevoerd, waardoor de eerder uitgeschakelde back-uplink opnieuw kan worden ingeschakeld. Vroeger kostte het STP ongeveer een minuut om te convergeren naar een voorkeursconfiguratie. RSTP kan het hele proces in 6 seconden voltooien.
Sommige beheerde switches bevatten opties om broadcast-verkeer te laten vallen wanneer het meer dan een opgegeven bandbreedte verbruikt. Deze techniek maakt lussen mogelijk, maar neutraliseert het risico van uitzendstormen.
Conclusie
Een netwerkswitch is een computernetwerkapparaat dat verschillende verbindingspoorten biedt, meestal ethernetpoorten. Elke poort kan zijn totale bandbreedte gebruiken, onafhankelijk van de doorvoer van alle andere poorten.
Thuiskantoor-apparaten die op een bureau kunnen zitten en doorgaans tot 12 poorten bieden, terwijl ze over het algemeen basisconfiguratie-opties bieden, indien beschikbaar. Switches van ondernemingsklasse worden in een rack gemonteerd, bieden tot 48 poorten in een 1U-switch en worden geleverd met volledige beheeropties. Switches werken op laag 2 van het OSI-model en routeren verkeer op MAC-adres.